Este documento presenta información sobre varios temas relacionados con el metabolismo de carbohidratos. Explica procesos como la digestión y absorción de carbohidratos, la glucólisis, el ciclo de Krebs, la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa. Estos procesos metabólicos aeróbicos y anaeróbicos permiten la degradación de la glucosa para producir energía en forma de ATP a través de una serie de reacciones enzimáticas que ocurren en el citosol y la mitocondria.

1. Universidad Nacional Agraria La Molina
Facultad de Ciencias
Departamento Académico de Química
BIOQUÍMICA
Elva Ríos Ríos
Departamento Académico de Química
Facultad de Ciencias

2. BIOQUÍMICA
Capítulo 3
Metabolismo de
Carbohidratos y Oxidación
Biológica

3. ■ Digestión y Absorción de Carbohidratos
TEMA 6
LOGRO DE APRENDIZAJE:
1. Reconocer los eventos relacionados a los procesos digestivos y
de transporte celular a nivel intestinal

4. METABOLISMO

5. REACCIONES DEL METABOLISMO

6. REACCIONES DEL
METABOLISMO

7. PAPEL DEL ATP UNIENDO CATABOLISMO Y
ANABOLISMO

8. CATABOLISMO

9. ANABOLISMO

10. METABOLISMO DE
NUTRIENTES

11. LAS VÍAS METABÓLICAS ESTAN
COMPARTAMENTALIZADAS
CITOSOL:
❖ Glucolisis
❖ Vía pentosa fosfato
❖ Síntesis de ácidos
grasos
MITOCONDRIA:
❖ Ciclo Krebs
❖ Fosforilación
oxidativa
❖ Oxidación de ácidos
grasos
❖ Cuerpos cetónicos
AMBOS:
❖ Gluconeogénesis
❖ Ciclo de la urea

12. COMPARTAMENTALIZACIÓN DE LA
MITOCONDRIA
Matriz
Cresta

13. TIPOS DE VÍAS METABÓLICAS

14. CARBOHIDRATOS
Nuestra principal fuente de energía
Se almacena
como
glucógeno y
grasa
Es importante mantener los niveles de glucosa en sangre
Fibra:
carbohidrato
no digerible

15. DIGESTIÓN DE
CARBOHIDRATOS
Empieza en la boca
Antes del ingreso de la comida:
Vista y olores - Salivación
Comida ya en la boca - Producción de saliva
Amilasa salival: almidón
- Es importante masticar
Continua en la faringe
Bolo: comida y saliva mezcladas
En el estómago
- Actúan los ácidos
En el intestino delgado
- Amilasa pancreática
- Sacarasa, lactasa, maltasa

16. APARATO
DIGESTIVO

17. DESTINO: HÍGADO

18. ❖ A nivel de la mucosa intestinal.
❖ Sólo como monómeros: glucosa, fructosa, galactosa.
❖ Para esto: digestión, procesos hidrolíticos exergónicos,
extracelulares, que se inician
❖ en la boca.
❖ Enzimas digestivas sintetizadas en glándulas
especializadas.
❖ Regulación: sistemas nervioso y endocrino.
ABSORCIÓN

19. INTESTINO DELGADO

20. ABSORCIÓN INTESTINAL
PROCESOS PASIVOS Y ACTIVO

21. DIGESTIÓN:
ENZIMAS

22. DESTINO DE LOS
CARBOHIDRATOS

23. ■ Glucolisis
TEMA 7
LOGRO DE APRENDIZAJE:
1. Comprender los procesos de degradación de la glucosa

24. PAPEL CENTRAL
DEL
METABOLISMO
Glucosa 6-
Fosfato
AcetilSCoA
Piruvato

25. DEGRADACIÓN DE LA GLUCOSA EN CITOSOL Y
MITOCONDRIA

26. ❖ Oxidación gradual de la glucosa, permite capturar energía; si fuera en un solo paso, se
disiparía toda como calor.
❖ Presenta: 10 Rx, catalizadas por diferentes enzimas.
❖ Vía anaeróbica lineal, citosólica.
❖ Ocurre en ausencia de oxígeno.
❖ Forma 2 piruvatos, 2 ATP netos y 2 NADH+H+.
❖ Provee de Energía, Hematíes (carece de mitocondria), Cerebro y músculo esquelético
activo; presenta metabolismo oxidativo parcial.
❖ Contribuye : Síntesis de productos intermediarios.
❖ Pte metabolismo : Fructosa y Galactosa
GLUCÓLISIS

27. OXIDACIÓN GRADUAL
La energía se aprovecha para sintetizar ATP y para reducir NAD+.

28. ❖ Secuencia de 10 reacciones: Oxidación parcial en el Citosol sin oxigeno
(anaeróbica)
OXIDACIÓN GRADUAL
Glucosa (6C) 2 Piruvato (3C) + 2 ATP NETOS + 2 H2O +NADH + H+
Oxidación completa CO2 + H2O + 36 ATP NETOS
❖ Oxidación completa: en la mitocondria con oxigeno (aeróbica)

29. ETAPAS DE LA
GLUCÓLISIS

30. Glucosa-6-P
biP
PRIMERA
FASE
GLUCÓLISIS

31. -biP
SEGUNDA FASE GLUCÓLISIS

32. • La fructoquinasa y galactoquinasa son exclusivas del hígado;
• La hexoquinasa presente todos los órganos, el Km < por glucosa que por otras
hexosas.
GLUCÓLISIS DE OTROS MONOSACÁRIDOS

33. DESTINO DEL
PIRUVATO
Cadena de transporte
de electrones

34. PIRUVATO SIN O2: FERMENTACIONES
NAD+
NAD+

35. PIRUVATO CON O2: DEGRADACIÓN DE LA GLUCOSA-
RESPIRACIÓN CELULAR

36. ENZIMA ABREVIATURA COENZIMA
Piruvato deshidrogenasa E1 -Tiamina pirofosfato (TPP)
Dihidrolipoil transacetilasa E2 -Lipoamida
-Coenzima A (CoASH)
Dihidrolipoil deshidrogenasa E3 - Flavina Adenina Dinucleótido
(FAD)
- Nicotinamida Adenina
Dinucleótido (NAD+)
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

37. COMPLEJO PIRUVATO
DESHIDROGENASA

38. INGRESO DE PIRUVATO A LA MITOCONDRIA
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

39. ■ Ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico
TEMA 8
LOGRO DE APRENDIZAJE:
1. Comprender el rol del ciclo de Krebs

40. ESTRUCTURA DEL ACETILSCoA

41. ACETILSCoA:
CICLO DE
KREBS

42. PAPEL ANFIBÓLICO DEL CICLO DE KREBS

43. VÍAS ANAERÓBICA Y AERÓBICA

44. ■ Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa
TEMA 9
LOGRO DE APRENDIZAJE:
1. Comprender el destino de los equivalentes reductores en las
membranas mitocondriales y los eventos que permiten la síntesis
de ATP

45. RESPIRACIÓN CELULAR
NADH + H+

46. Fundamento:
potencial electroquímico transmembrana
1. Flujo de e- a través de una cadena de transportadores de
membrana
2. Flujo de protones desde la matriz (fuerza protonmotriz).
3. Energía suficiente para sintetizar ATP (ADP + Pi)
En eucariotas: mitocondria
TEORÍA QUIMIOSMÓTICA DE MITCHELL
1961, Peter Mitchell

47. LA MITOCONDRIA
Matriz
Cresta

48. MEMBRANAS
MITOCONDRIALES

49. CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

50. ❖ Crear gradiente
electroquímico para
ATP
❖ Proteínas integrales de
membrana y grupos
prostéticos capaces de
aceptar y ceder uno o
dos electrones.
❖ Flujo de electrones
través de estos
complejos Bombeo de
protones al espacio
intermembrana
CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

51. LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

52. COMPONENTES DE LA CADENA DE
TRANSPORTE DE ELECTRONES
A.
• NAD+/NADH + H+
B.
• FMN / FMNH2; FAD / FADH2 (en flavoproteínas)
C.
• Ubiquinona (coenzima Q)
D.
• Hem (en citocromos)
E.
• Centros o Complejo FeS

53. NAD+ / NADH+H+
Coenzima que se
asocia
reversiblemente con
deshidrogenasas

54. FLAVOPROTEÍNAS:
FMN Y FAD

55. COENZIMA Q o UBIQUINONA
❖ Molécula pequeña,
liposoluble e hidrofóbica:
atraviesa libremente la
membrana mitocondrial
interna

56. CITOCROMOS:
PROTEÍNA CON
COFACTOR HEM

57. PROTEÍNAS CON CENTRO Fe-S (Fe NO HEM)
Son proteínas que contienen Fe3+ asociado con azufre (S), sea éste inorgánico o como
el encontrado en las cadenas laterales de Cisteina (Cys)...

58. CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
Complejos proteicos ubicados en la membrana.

59. COMPLEJO I:
NADH + H+
DESHIDROGENASA o
NADH + H+: UBIQUINONA

60. COMPLEJO II: SUCCINATO DESHIDROGENASA

61. COMPLEJO III:
UBIQUINOL –
CITOCROMO BC1
ÓXIDO-REDUCTASA

62. COMPLEJO IV: CITOCROMO C OXIDASA

63. LA MENBRANA INTERNA MITOCONDRIAL ES
IMPERMEABLE A IONES
El flujo de H+ crea:
❖ Gradiente o diferencia de
pH: potencial químico
❖ Gradiente o diferencia de
cargas: potencial eléctrico
❖ Potencial electroquímico :
“Fuerza protonmotriz”

64. FUERZA PROTÓN MOTRIZ
El gradiente de protones
generado impulsa la
síntesis de ATP mediante la
ATP sintasa

65. TRANSLOCADOR ADP/ATP
El ATP sintetizado en la matriz
mitocondrial es enviado al espacio
intermembranas por el translocador y
de ahí al resto de la célula

66. SÍNTESIS DE ATP

67. F1 Unidad catalítica
(ATP sintasa)
F0 Unidad bombeadora
de H+
ATP SINTASA

68. Mitocondria
(MI)
CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

69. ❖ Culminación de vías productoras de energía en organismos aeróbicos.
❖ Punto de encuentro de la degradación de carbohidratos, lípidos y aa.
❖ Energía de oxidación de sustratos - síntesis de ATP
❖ Electrones donados por NADH+H+ y FADH2 - Reducción de O2 a H2O; fosforilación de
ADP Oxidación de NAD+ y FAD
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

70. INHIBIDORES DE LA CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES
Algunas sustancias bloquean
la cadena respiratoria en
puntos específicos

71. LANZADERAS
Se denomina lanzaderas a la forma de ingresar los hidrógenos de los 2 NADH+H+
producidos en glucólisis (vía anaeróbica) a un transportador.
Esto se realiza transfiriendo los hidrógenos a un transportador capaz de atravesar la
membrana mitocondrial para luego transferir estos hidrógenos a una coenzima oxidada
NAD+ o FAD reduciendólas a NADH+H+ o FADH2 según el tipo de transpotador Malato
Aapartato o Glicerol 3-Fosfato.

72. LANZADERA
MALATO-
ASPARTATO:
CORAZÓN, HÍGADO
Y RIÑONES
2 NAD+ 2 NADH+H+
2L-Malato 2Oxalacetato
2L-Malato
2 Oxalacetato
2 NADH+H+
2NAD+
2L-Aspartato
2L-Aspartato
MALATO DESHIDROGENASA CITOSÓLICA
2NH3
2NH3
DESAMINACIÓN
TRANSAMINACIÓN
Glucosa + 38ADP + 38Pi + 38H+ + 6O2 6CO2 + 38 ATP + 42 H2O
BALANCE:

73. LANZADERA
GLICEROL 3-
FOSFATO: MÚSCULO
Y CEREBRO
Citoplasma
2NADH+H+
2NAD+
2Glicerol 3-fosfato 2Dihidroxiacetona
fosfato
Glicerol 3-
fosfato
deshidrogenasa
citoplasmática
2FAD
2FADH2
Matriz
2CoQ
C.T.E
Glucosa + 36ADP + 36Pi + 36H+ + 6O2 6CO2 + 36ATP + 42 H2O
BALANCE:

74. ENERGÍA DE LA GLUCOSA RECUPERADA COMO
ATP

75. BALANCE DE
ATP DE LA
OXIDACIÓN
COMPLETA DE
UNA MOLÉCULA
DE GLUCOSA
(CO2 Y H2O)
TEORIA
CLÁSICA
ATP
TEORÍA
MITCHEL
ATP
TEORIA
CLÁSICA
ATP
TEORÍA
MITCHEL
ATP
GLUCÓLISIS (ANAERÓBICA) 2 2 2 2
CONVERSIÓN DE 2 PIRUVATOS
EN 2 ACETIL COA (AERÓBICA)
2NADH+H+ 6 5 6 5
INGRESO DE 2 ACETIL COA AL
CICLO DE KREBS (AERÓBICA)
6NADH+H+
2FADH2
2GTP
18
4
2
15
3
2
18
4
2
15
3
2
LANZADERA MALATO ASPARTATO
(AERÓBICA)
2NADH+H+ 6 5
TOTAL 38 32
LANZADERA GLICEROL 3-
FOSFATO
(AERÓBICA)
2FADH2
4 3
TOTAL 36 30